技术分享:X80管道内表面裂纹的激光超声检测方法与试验
发布时间:2021-10-25       来源:佚名    分享到:

一种新型的无损检测技术AGIT(The Above Ground Inspection Technology), 作为一种真正意义上的非侵入式的无损检测技术,其克服了ILI和ECDA的局限性,在不需要进行清管、开孔等特殊准备情况下,能够从地面上直接评估管道状况,定位和分类外部和内部的管道缺陷,且管道的生产运行不受检查的影响。因此,能够有效节省经济和时间成本。


AGIT技术原理

AGIT检测技术是基于测量埋地管道交变磁场,确定管道的状况;该交变磁场是由通过从与管道连接两个端点通入的特殊的测试电流感应产生的,电流中含有多个频率从几到几百赫兹不等的谐波分量。选择的频率范围由管道钢材的电磁特性决定的。当管道通电后,由于集肤效应,电流密度在管道面沿管壁分布是与频率有关的。频率越高,管道壁外表面下的电流浓度越高。频率较低的谐波分量流过整个管壁截面,频率较高的谐波分量主要流过管壁外表面下的薄层。

由于钢管是由铁磁钢制成,另一种物理效应对金属损伤识别起着至关重要的作用。这是来自管壁的杂散磁通量。与电流类似,磁场在管道壁面径向的分布也与频率有关。由于钢的磁导率相对较高,所以管壁内的磁场密度要远远高于管壁外。如果存在金属损伤,磁场出现(偏离)从管壁越过缺陷,这导致了周围磁场的相应变形。这种效应也与频率有关。磁场的变形将由AGIT检测系统记录下来,然后在对数据进行评估时进行识别。


考虑管壁在有无金属损伤的情况时,磁场曲线形状有明显差异。当管道没有任何金属损伤时如图(a),周围磁场线1;2对于某些相同的场密度是圆的,并且与测试电流的频率无关。当管道出现金属损失故障(参看图b)。在这种情况下,周围的磁场线是椭圆形的,它们的形状与测试电流频率有关。相同场密度下最低频率(3)和最高频率(4)的磁场线也说明了这一点。

如上图所示,磁场线出现的与频率相关的变形,不仅存在于金属外部损伤时,也存在于金属内部损伤时。当金属损伤发生在不同时钟位置,磁场线也会出现变形,从而使AGIT能够识别故障在任何一个位置。当这两种方法同时使用时,测量和比较管道以外不同频率的磁场,就可以清楚地区分“有金属损伤”和“没有金属损伤”的情况。


AGIT传感器

AGIT检测系统不只使用一个传感器,而是在一条直线上使用六个传感器,这条直线垂直于管道。这样就可以同时确定管道覆盖深度和流过的实际电流,系统也达到了更高的灵敏度。为了提高检查效率,AGIT检测设备使用了四条传感器线,它们沿着管道的垂直方向平行设置。建立了一个6x4的传感器矩阵,即传感器阵列 (SA)(图2a)。AGIT传感器测量管道周围地面上的磁场(图2b)。


从传感器输出的信号被传送到数据采集模块(DCM),将数据进行数字化存储,并用于确定与SA有关的管道位置和管道中实际测试电流。该DCM配有显示器,用于图形化地显示实际的管道位置 (覆盖深度和位移),保证在检查的每个步骤中SA都在管道上方的位置。

数据采集之后,存储的磁场数据将在EMPIT实验室进行评估。采用基于二维比对和数字滤波的测试电流各使用频率磁场数据分析算法进行评估。

该算法还包括电流独立性分析,因为在诊断过程中,测试电流在每个时刻和每个位置都会有轻微的变化。为此,使用了专门开发的评估软件。软件中的数字滤波可以在本质上减少来自外部的各种干扰,比如来自输电线的畸变磁场,移动的车辆等。最后,该分析的输出将是关于金属损失、环焊缝位置、覆盖深度和通过防腐层的电流泄漏的数据。所有的信息将汇总成一份最终报告。


AGIT检测技术验证

AGIT检查系统已用于数百公里的管道诊断。所有埋地钢质管道均可进行诊断。涂层的类型和运输的产品对测量的质量都没有影响。AGIT已被用于检查石油、天然气、化学、水、航空燃料和盐水管道,并检测内部和外部腐蚀金属损失故障、水泡、凹痕、测量仪器、轧机缺陷和管道变形。AGIT系统诊断的缺陷中,90%以上已通过接触式无损检测得到验证,该系统被认证可用于3至42寸管道的检测。当检查这类管道时,缺陷的响应阈值为20%的金属损失。AGIT检测系统可用于无缝和纵向焊接管道。螺旋焊管也可以通过附加滤波算法进行检测。

AGIT检查从AGIT电流源(CS)和管道连接点之间的连接电缆的起点开始。作为连接点,可以使用不同的接触方式:可用的阴极保护柱、管道的地上部分或内置阀门,以及管道本身,在开挖孔洞时,允许与管道直接接触。对于一个范围,只需要两个触点。起始点是两个连接点中的一个。DCM的监视器显示管道深度、SA的准确位置、检查电流和SA在管道上的位置的实时报告。对磁场数据的分析和计算过程大概需要6秒。在此期间,系统不要移动。之后,SA和DCM将被进一步移动1m,进行下一步的检查。数据的存储发生在每一步之后。安装在SA内部传感器可以无缝捕捉和分析磁场数据,并使检查人员的平均效率达到800米/天(取决于管道表面)。


该技术几乎适用于所有具有挑战性的埋地管道,也适用于可清管管道的检测。如果管道是可清管的,在智能清管显示出尚未修复的小缺陷的范围内,AGIT可用于定期监测。在这种情况下,AGIT是核查挖掘监测的一种廉价的替代方法。在ECDA前, AGIT也可以用来金属损伤筛查,从而确定在一个可疑范围的管道,后进行开挖验证。考察的地形范围从平原、森林到城市。同时,经对并行管道进行检查,现场经验表明,管道间距大于60cm时对测量数据准确性没有影响。



AGIT内检测技术ILI的比较

在线检查工具(ILI)用于监测管道异常情况,其尺寸可小至几毫米。但清管器受限于管道的几何形状,因此全球管网中有50%是不能清管器的。AGIT是一种先进的筛选技术,能够监测每条金属管道的安全性,不中断生产,也不需要直接进入管道。它的工作独立于管道的几何形状,AGIT提供的信息不能被传统的完整性工具或在线检查服务替代。


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